(57)【要約】本発明は、熱陰極蛍光ランプ用の電極であって、熱電子を放出する本体部と、該本体部を支持する導電性支持体と、導電性支持体と電気的に接続されたリードと、を有し、前記本体部は、フィラメント構造を有さず、柱状または塊状のバルク材の導電性マイエナイト化合物で構成されている電極に関する。
2011152185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱陰極蛍光ランプ用の電極であって、
熱電子を放出する本体部と、
該本体部を支持する導電性支持体と、
導電性支持体と電気的に接続されたリードと、
を有し、
前記本体部は、フィラメント構造を有さず、柱状または塊状のバルク材の導電性マイエナイト化合物で構成されている電極。
【請求項２】
前記リードの数は、１本である、請求項１に記載の電極。
【請求項３】
前記リードと前記導電性支持体とは、一体化構成されている、請求項１または２に記載の電極。
【請求項４】
前記本体部は、ロッド状の形態である、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の電極。
【請求項５】
前記本体部は、０．００１ｇ〜２０ｇの範囲の質量を有する、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の電極。
【請求項６】
前記本体部は、長軸に沿った細長い形状を有し、前記長軸に対して垂直な方向の断面が０．０７ｍｍ２〜５００ｍｍ２の範囲の断面積（Ｓ１）を有する、請求項１乃至５のいずれか一つに記載の電極。
【請求項７】
前記導電性支持体は、２つの端部を有し、
第１の端部は、前記本体部と接続され、
第２の端部は、前記本体部とは反対の方向に延伸する形状を有し、
前記第２の端部は、前記リードと接続され、または前記リードとなる、請求項６に記載の電極。
【請求項８】
前記リードは、当該電極が熱陰極蛍光ランプに装着された際に、該熱陰極蛍光ランプの放電空間を密閉する封止部に貫通封入され、
前記放電空間において、前記リードの前記封止部と隣接する部分は、断面積（Ｓ２）を有し、
前記本体部の前記長軸に対して垂直な方向の前記断面積（Ｓ１）と、前記リードの断面積（Ｓ２）の比は、１：１〜２５００：１（Ｓ１：Ｓ２）の範囲である、請求項７に記載の電極。
【請求項９】
前記リードの断面積（Ｓ２）は、０．００７ｍｍ２〜４００ｍｍ２の範囲である、請求項８に記載の電極。
【請求項１０】
蛍光体が設置されたバルブと、該バルブ内の一組の電極とを有する熱陰極蛍光ランプであって、
前記電極のうちの少なくとも一つは、請求項１乃至９のいずれか一つに記載の電極である熱陰極蛍光ランプ。
【請求項１１】
請求項１０の熱陰極蛍光ランプを有し、加熱回路を備えない照明装置。
【請求項１２】
請求項１０の熱陰極蛍光ランプと、加熱回路を備えない調光用点灯回路と、を有する調光用照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱陰極蛍光ランプ用の電極、および熱陰極蛍光ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光ランプは、家庭用照明、表示装置のバックライト、および各種生産工程での光照射など、様々な用途に用いられている。【０００３】
蛍光ランプには、大きく分けて、冷陰極蛍光ランプと、熱陰極蛍光ランプの２種類がある。冷陰極蛍光ランプとは、電極の加熱が不要であり、作動時の電極温度が比較的低い蛍光ランプの総称であり、冷陰極蛍光ランプの場合、電極温度は、最大でもせいぜい４００℃〜５００℃程度である。一方、熱陰極蛍光ランプとは、作動の際に電極が加熱され、このため作動時の電極温度が比較的高くなる蛍光ランプの総称であり、電極温度は、１０００℃を超える場合も多々ある。【０００４】
一般に、熱陰極蛍光ランプは、冷陰極蛍光ランプに比べて、高効率および高輝度であるが、電極の消耗が激しく、寿命が短いという問題がある。【０００５】
一般に、熱陰極蛍光ランプの電極は、「フィラメント構造」を有する。フィラメント構造とは、両端部が支持線によって保持されたタングステンまたはモリブデン等の金属材料で構成された構造であって、この構造では、被覆物または金属材料そのものを通電加熱することができる。電極は、通常、このフィラメントに、エミッタと呼ばれる電子放出性物質が被覆されて構成される。エミッタは、電極の仕事関数を下げ、放電時の熱電子放出を促進する機能を有する。このようなエミッタ材料としては、通常、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）または酸化カルシウム（ＣａＯ）等のアルカリ土類金属酸化物等が使用される（例えば、特許文献１）。従って、電極にこのような「フィラメント構造」を採用することにより、熱陰極蛍光ランプの始動性およびランプ効率を高めることができる。【０００６】
また、特許文献２には、導電性マイエナイトを放電ランプ内の一部分に利用することにより、良好な放電特性を有し省電力化が可能な蛍光ランプが得られることが開示されている。しかしながら、特許文献２は、冷陰極蛍光ランプ、外部電極式蛍光ランプ、または平面蛍光ランプ用途を目的として、導電性マイエナイト化合物を粉末、カップ状電極に塗布あるいは加工したものであり、熱陰極蛍光ランプに関する記載はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】日本国 特開２００７−３０５４２２号公報
【特許文献２】国際公開第２００９／１４５２００号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述のように、熱陰極蛍光ランプは、冷陰極蛍光ランプに比べて、電極の消耗が激しく、寿命が短いという欠点がある。【０００９】
これは、熱陰極蛍光ランプの場合、放電を開始するためには、始動時に電極を加熱する必要があり、また放電を維持するためには、電極を高温に維持する必要があるためである。このような点灯の繰り返しや、高温環境（例えば、〜１０００℃）での使用のため、フィラメントは、比較的短時間で劣化し、劣化が激しくなると破断してしまう。【００１０】
また、電極のエミッタは、使用時間とともに消耗して行く傾向にあり、エミッタの残量も熱陰極蛍光ランプの寿命を決める一要因となる。このため、熱陰極蛍光ランプの出荷（未使用）段階において、フィラメント上に多量のエミッタを設置しておくことが考えられる。しかしながら、通常エミッタは、非導電性の酸化物で構成されるため、フィラメント上にエミッタを多量に設置すると、電極温度が上昇しにくくなり、熱陰極蛍光ランプの始動性やランプ効率に問題が生じてしまう。【００１１】
このように、熱陰極蛍光ランプにおいては、電極の長寿命化が大きな課題となっている。【００１２】
本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、本発明では、長期にわたって適正に使用することの可能な熱陰極蛍光ランプ用の電極、およびそのような電極を備える熱陰極蛍光ランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明では、熱陰極蛍光ランプ用の電極であって、
熱電子を放出する本体部と、
該本体部を支持する導電性支持体と、
導電性支持体と電気的に接続されたリードと、
を有し、
前記本体部は、フィラメント構造を有さず、柱状または塊状のバルク材の導電性マイエナイト化合物で構成されている電極が提供される。【００１４】
ここで、本発明による電極において、前記リードの数は、１本であっても良い。【００１５】
また、本発明による電極において、前記リードと前記導電性支持体とは、一体化構成されていても良い。【００１６】
また、本発明による電極において、前記本体部は、ロッド状の形態であっても良い。【００１７】
また、本発明による電極において、前記本体部は、０．００１ｇ〜２０ｇの範囲の質量を有しても良い。【００１８】
また、本発明による電極において、前記本体部は、長軸に沿った細長い形状を有し、前記長軸に対して垂直な方向の断面が０．０７ｍｍ２〜５００ｍｍ２の範囲の断面積（Ｓ１）を有しても良い。【００１９】
また、本発明による電極において、前記導電性支持体は、２つの端部を有し、
第１の端部は、前記本体部と接続され、
第２の端部は、前記本体部とは反対の方向に延伸する形状を有し、
前記第２の端部は、前記リードと接続され、または前記リードとなっても良い。【００２０】
また、本発明による電極において、前記リードは、当該電極が熱陰極蛍光ランプに装着された際に、該熱陰極蛍光ランプの放電空間を密閉する封止部に貫通封入され、
前記放電空間において、前記リードの前記封止部と隣接する部分は、断面積（Ｓ２）を有し、
前記本体部の前記長軸に対して垂直な方向の前記断面積（Ｓ１）と、前記リードの断面積（Ｓ２）の比は、１：１〜２５００：１（Ｓ１：Ｓ２）の範囲であっても良い。【００２１】
特に、前記リードの断面積（Ｓ２）は、０．００７ｍｍ２〜４００ｍｍ２の範囲であっても良い。【００２２】
さらに、本発明では、蛍光体が設置されたバルブと、該バルブ内の一組の電極とを有する熱陰極蛍光ランプであって、
前記電極のうちの少なくとも一つは、前述のような特徴を有する電極である熱陰極蛍光ランプが提供される。
さらに、本発明では、前述のような特徴を有する熱陰極蛍光ランプを有し、加熱回路を備えない照明装置が提供される。
さらに、本発明では、前述のような特徴を有する熱陰極蛍光ランプと、加熱回路を備えない調光用点灯回路と、を有する調光用照明装置が提供される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明では、長期にわたって適正に使用することの可能な熱陰極蛍光ランプ用の電極、およびそのような電極を備える熱陰極蛍光ランプを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、従来の熱陰極蛍光ランプの概略的な一例を示した一部切欠断面の部分拡大図である。
【図２】図２は、図１の熱陰極蛍光ランプの電極の部分拡大図である。
【図３】図３は、本発明による熱陰極蛍光ランプの概略的な一例を示した断面図である。
【図４】図４は、電極の導電性支持体の別の構造を概略的に示した断面図である。
【図５】図５は、電極の導電性支持体のさらに別の構造を概略的に示した断面図である。
【図６】図６は、実施例１に係るランプのランプ電流と電圧の関係を示した図である。
【図７】図７は、本発明による熱陰極蛍光ランプ用の電極の概略的な一例を示した断面図である。
【図８】図８は、実施例３に係るランプのランプ電流と電圧の関係を示した図である。
【図９】図９は、実施例４に係るランプのランプ電流と電圧の関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。
【００２６】
まず、本発明の特徴をより良く理解するため、図１および図２を参照して、従来の熱陰極蛍光ランプの構成について、簡単に説明する。図１は、従来の熱陰極蛍光ランプの一部切欠断面の部分拡大図である。また、図２は、図１の電極４０の部分拡大図である。
【００２７】
図１に示すように、従来の熱陰極蛍光ランプ１０は、放電空間２０を有する管状のガラス管３０と、電極４０と、プラグ部５０とを有する。
【００２８】
ガラス管３０の内表面には、保護膜６０および蛍光体７０が設置されている。ただし、保護膜６０の設置は、任意である。放電空間２０内には、放電ガスが封入されており、放電ガスは、例えば、水銀を含むアルゴンガスである。
【００２９】
プラグ部５０は、熱陰極蛍光ランプ１０の両端に、ガラス管３０を支持するように設けられており、２つのピン５５を有する。
【００３０】
電極４０は、ガラス管３０の両端に封止されている（ただし、図１では、一方の電極４０のみが記載されている）。
【００３１】
図２に詳細に示すように、電極４０は、本体部４１と、支持線４５ａおよび４５ｂとを有する。
【００３２】
本体部４１は、２つの端部４２ａおよび４２ｂを有するコイル状のフィラメント４２を有する。
【００３３】
フィラメント４２は、タングステンまたはモリブデン等で構成される。また、フィラメント４２の上には、例えば、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）または酸化カルシウム（ＣａＯ）等の酸化物で構成されたエミッタ（図示されていない）が設置されている。
【００３４】
なお、本願では、このようなフィラメント４２上にエミッタを設置することにより構成された電極の本体部４１の構造を、特に「フィラメント構造」と称することにする。
【００３５】
支持線４５ａおよび４５ｂは、導電性を有し、一端が、それぞれ、フィラメント４２の端部４２ａおよび４２ｂと電気的に接合される。また、支持線４５ａおよび４５ｂの他端は、プラグ部５０のそれぞれのピン５５と電気的に接続されている。支持線４５ａおよび４５ｂは、フィラメント４２を支持する役割を有する。
【００３６】
このような構成の熱陰極蛍光ランプ１０は、以下のようにして作動される。
【００３７】
まず、ピン５５および支持線４５ａ、４５ｂを介した通電により、電極４０のフィラメント構造（すなわちフィラメント４２およびエミッタ）が加熱される。また、それと同時に両方の電極４０（図１では、一方しか示されていない）の間に、電圧が印加される。
【００３８】
次に、加熱されて高温になったエミッタから、電子（熱電子）が放出される。この熱電子は、両電極４０間に形成されている電界により、一方の電極から他方の電極に移動し、これによりランプ電流が発生する。
【００３９】
ここで、熱電子の一部は、ガラス管３０の放電空間２０内に封入されている水銀原子と衝突する。これにより、水銀原子が励起され、励起された水銀が基底状態に戻る際に紫外線が放出される。
【００４０】
放出された紫外線は、ガラス管３０の蛍光体７０に照射され、これにより蛍光体７０から可視光線が発生する。
【００４１】
以上の一連の過程により、熱陰極蛍光ランプ１０から可視光線を放射させることができる。
【００４２】
しかしながら、前述のような構成の熱陰極蛍光ランプ１０では、寿命が比較的短いという問題がある。これは、主として以下の原因によるものである。
【００４３】
すなわち、ランプの始動時に、電極４０のフィラメント４２およびエミッタが急速加熱され、放電が開始された際、その急速加熱によって、フィラメントに保持されているエミッタが飛散、脱落してしまう。また、これらの部分は、放電が開始されると１０００℃、あるいはそれ以上の高温に晒される。このため、フィラメント４２は、この繰り返しによって比較的短時間で劣化し、劣化が激しくなると破断してしまう。従って、エミッタの飛散、脱落やフィラメント４２の破断が、ランプ全体の寿命を短くする大きな一要因となっている。
【００４４】
また、フィラメント４２上のエミッタは、使用時間とともに消耗して行く傾向にあり、エミッタが極端に少なくなると、ガラス管３０内で放電を維持することができなくなる。従って、エミッタの消耗がランプ全体の寿命を短くする大きな一要因となっている。
【００４５】
なお、エミッタの消耗寿命を改善するため、蛍光ランプの出荷（未使用）段階において、フィラメント４２上に多量のエミッタを設置しておくことが考えられる。しかしながら、エミッタは、非導電性の酸化物で構成されているため、フィラメント４２上にエミッタを多量に設置すると、フィラメント４２やエミッタの温度が上昇しにくくなり、ランプの始動性や効率に問題が生じてしまう。従って、このような方法は、熱陰極蛍光ランプ１０の寿命を改善するための現実的な対策とはなり得ない。
【００４６】
このように、従来の熱陰極蛍光ランプ１０では、電極４０、特にフィラメント４２およびエミッタの劣化および消耗が、ランプの長寿命化を妨げる大きな原因となっている。
【００４７】
これに対して、本発明による熱陰極蛍光ランプでは、以下に詳細に説明するように、電極に従来のような「フィラメント構造」を採用しておらず、電極の寿命を有意に改善することができる。
【００４８】
以下、図３を参照して、本発明による熱陰極蛍光ランプについて、詳しく説明する。図３は、本発明による熱陰極蛍光ランプの概略的な一例を示した断面図である。
【００４９】
図３に示すように、本発明による熱陰極蛍光ランプ１００は、放電空間１２０を有するガラス等で構成された管状のバルブ１３０と、電極１４０と、封止部１５１とを有する。
【００５０】
バルブ１３０の内表面には、保護膜１６０および蛍光体１７０が設置されている。放電空間１２０内には、放電ガスが封入されており、放電ガスは、希ガスを含み、放電ガスには、例えば、水銀を含むアルゴンガスが使用される。保護膜１６０は、バルブ１３０に含まれるナトリウムの溶出を防ぎ、主として水銀とナトリウムの化合物が生成することを抑制することにより、蛍光ランプ内壁が黒化することを防ぐ役割を有する。ただし、保護膜１６０の設置は、任意である。
【００５１】
封止部１５１は、熱陰極蛍光ランプ１００の両端に、バルブ１３０の放電空間を密閉するように設けられている。なお、図３の例では、封止部１５１は、バルブ１３０と一体化された単一の部材となっている。しかしながら、封止部１５１は、バルブ１３０とは異なる部材で構成されても良い。
【００５２】
電極１４０は、本体部１４１と、該本体部１４１を支持するための導電性支持体１４９とを有する。図３の例では、導電性支持体１４９は、収容口１５２を備えており、この収容口１５２内に本体部１４１を装着することにより、導電性支持体１４９で本体部１４１を支持することができる。ただし、この導電性支持体１４９の構成は、一例であって、導電性支持体１４９は、他の方法により、本体部１４１を支持しても良い。
【００５３】
本体部１４１は、いわゆる「バルク材」として提供される。ここで、「バルク材」という用語は、単一の部材からなり、それ自身が単独で存在し得る部品であることに留意する必要がある。従って、「バルク材」は、薄膜、コーティング層、および塗布物とは異なる。さらに、「バルク材」は、基材に薄膜、コーティング層、および塗布物などが設置されて構成された、複数の部材からなる複合部材とも異なる概念である。
【００５４】
ただし、本体部は、使用中高温に曝されるため、バルク材が細長い形状の場合は、熱による変形を抑制するため、バルク材の中心に支持材が挿入されることが好ましい。
【００５５】
また、本体部１４１は、柱状、塊状の形態を有する。柱状とは、四角柱、六角柱、または円柱など、上面と下面の断面積が同じ立体や、四角錐台、円錐台など上面と下面の断面積が異なる立体形状を意味する。また、塊状とは、円錐、角錐、円筒、角筒、球状、またはらせん状など、一般的な立体形状を単体で、あるいは組み合わせて得られる形状を意味する。組み合わせて得られる形状としては、鉛筆形状のような、円柱の片側底面と円錐の底面が合わさった形状、角柱の片側底面と角柱の底面が合わさった形状がある。電極としては、円柱（ロッド状）、または、ペンシル形状が好ましい。本体部１４１の質量は、０．００１ｇ〜２０ｇの範囲が好ましく、例えば、１ｍｇ以上、例えば２ｍｇ〜０．５ｇの範囲であっても良い。これにより、従来のエミッタに比べて、本体部１４１の消耗寿命を改善することができる。成形体がロッド状の場合、直径は０．３〜５ｍｍ、長さは１〜１５ｍｍが好ましい。成形体がペンシル形状の場合、円柱部の直径は０．３〜５ｍｍ、円柱部の長さは１〜１０ｍｍ、円錐部の長さは１〜１０ｍｍが好ましい。
【００５６】
また、本体部１４１は、長軸に沿った細長い形態であっても良い。この場合、本体部１４１の長軸に対して垂直な方向の断面積（Ｓ１）は、０．０７ｍｍ２〜５００ｍｍ２の範囲が好ましく、０．１ｍｍ２〜７ｍｍ２程度であっても良い。長軸に対して垂直な方向の断面積は、長手方向で異なっていても良い。
【００５７】
導電性支持体１４９の一部には、導電性のリード１５５の一端が接続される。リード１５５は、電極１４０に電圧を印加する際の端子として使用される。図３の例では、リード１５５の一端は、導電性支持体１４９の中央部に設けられた開口１５９内に挿入されている。ただし、これは一例であって、導電性支持体１４９とリード１５５の接続方法は、特に限られない。また、導電性支持体１４９とリード１５５とは、一体化物として構成されても良い。なお、リード１５５の他端は、封止部１５１を貫通して、熱陰極蛍光ランプ１００の外部に導出されている。
【００５８】
ここで、本発明では、電極１４０の本体部１４１は、導電性マイエナイト化合物で構成される。導電性マイエナイト化合物は、２．４ｅＶと比較的仕事関数が低く、かつ導電性がある。このため、始動時に、小さな印加電圧でも、２次電子放出による放電が開始される。また、導電性マイエナイト化合物は、その放電によって自己加熱され、熱電子放出段階に速やかに移行する。そのため、従来の熱陰極蛍光ランプ１０における電極４０のエミッタと同様の機能を発揮し、すなわち効率的に電子を放出することができる。
【００５９】
上記のような現象を生じさせるためには、導電性マイエナイトの導電性は、０．１Ｓ／ｃｍ程度であることが好ましい。この場合、導電性マイエナイト化合物を含む本体部１４１には、従来のフィラメント４２に相当する加熱部材は、不要となる。また、本体部１４１は、いわゆる「バルク材」の形態で提供され、薄膜やコーティングのような形態に比べて、大質量または大容積で提供することができる。
【００６０】
従って、本発明では、以下のような特徴的な効果が得られる。
【００６１】
（ｉ）電極１４０は、「フィラメント構造」を採用しておらず、従来のフィラメントのような「断線」は、生じない。
【００６２】
（ｉｉ）バルク材で構成された本体部１４１を使用することができるため、従来のようなエミッタの消耗による寿命の短命化が抑制される。すなわち、本体部１４１のバルク量（質量、体積）を予め大きな値に設定しておくことにより、本体部１４１の消耗寿命を延ばすことができる。なお、本体部１４１のバルク量（質量、体積）を予め高い値に設定しても、ランプにおいて性能的な問題は、特に生じない。また、初期の本体部１４１のバルク量（質量、体積）は、本体部１４１の質量および／または形状調整等により、容易に調節することができる。
【００６３】
従って、本発明では、電極１４０の寿命、さらには熱陰極蛍光ランプ１００の寿命を有意に改善することができる。
【００６４】
さらに、本発明では、必要な場合、以下の追加的な効果も利用することができる。
【００６５】
（ｉｉｉ）本発明の場合、熱陰極蛍光ランプ１００の始動の際に、従来のような、電極１４０を予備加熱する過程が不要となる。導電性マイエナイト化合物を有する本体部１４１は、自己加熱特性を有するからである。すなわち、導電性マイエナイト化合物は、適度な導電性を有するため、ランプ始動時のランプ電流で、本体部１４１を自己抵抗から発熱させ、加熱させることができる。
【００６６】
従って、本発明による熱陰極蛍光ランプ１００では、予備加熱用の回路等を排除することができ、ランプ全体の構造を簡略化することができる。すなわち、本発明による熱陰極蛍光ランプ１００を有し、加熱回路を備えない、照明装置を提供できる。
【００６７】
また、従来の熱陰極放電ランプを用いた高周波点灯式のランプ点灯回路においては、パルス信号の入力時間の長さにより点灯周波数を制御することで、放電電流を制御し、照明の光量を制御する、調光用点灯回路が実用化されている。調光は、省エネルギーや演出性の観点から有用である。
【００６８】
従来の調光用点灯回路においては、ランプの寿命の観点から、放電電流が大きい場合には加熱電流を少なく、また、放電電流が小さい場合には加熱電流を多くすべく、加熱回路で加熱電流が制御されている。
【００６９】
本発明の熱陰極蛍光ランプ１００を用いれば、加熱回路を備えずに放電電流だけを制御することで調光することができる。本発明では、このような導電性マイエナイト化合物を備えた熱陰極蛍光ランプと、加熱回路を備えない調光用点灯回路と、を有する調光用照明装置を提供できる。
【００７０】
（ｉｖ）（ｉｉｉ）に示したように、本体部１４１は、自己加熱特性を有する。このため、各電極１４０から導出されるリード１５５は、電圧印加用のものしか必要ではなくなり、リード１５５の数を１本にすることができる。これにより、電極構造が簡略化される。
【００７１】
このように、本発明では、従来の熱陰極蛍光ランプ１０には認められなかった有意な効果を得ることができる。
【００７２】
（本発明の蛍光ランプの各部材の詳細について）
次に、本発明による熱陰極蛍光ランプ１００の電極１４０および蛍光体１７０について、詳しく説明する。なお、バルブ１３０、封止部１５１、および保護膜１６０等の部材に関しては、その仕様は、当業者には十分に明らかであるので、記載を省略する。
【００７３】
（電極１４０）
前述のように、本発明による電極１４０は、本体部１４１、導電性支持体１４９、およびリード１５５を有する。
【００７４】
（本体部１４１）
前述のように、本発明による電極１４０の本体部１４１は、導電性マイエナイト化合物で構成される。
【００７５】
ここで、「マイエナイト化合物」とは、ケージ（籠）構造を有する１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３（以下「Ｃ１２Ａ７」ともいう。）およびＣ１２Ａ７と同等の結晶構造を有する化合物（同型化合物）の総称である。
【００７６】
一般に、マイエナイト化合物は、ケージの中に酸素イオンを包接しており、この酸素イオンは、特に「フリー酸素イオン」と称される。
【００７７】
また、この「フリー酸素イオン」は、還元処理等により、その一部もしくは全てを電子で置換することができ、特に、電子密度が１．０×１０１５ｃｍ−３以上のものが「導電性マイエナイト化合物」と呼ばれる。「導電性マイエナイト化合物」は、その名が示すように導電性を有するため、本発明のような電極材料として使用することができる。
【００７８】
本発明では、「導電性マイエナイト化合物」の電子密度は、１．０×１０１８ｃｍ−３以上であることが好ましく、１．０×１０１９ｃｍ−３以上であることがより好ましく、１．０×１０２０ｃｍ−３以上であることがさらに好ましい。導電性マイエナイト化合物の電子密度が１．０×１０１８ｃｍ−３よりも低い場合、電極に使用した際の電極の抵抗が大きくなる。
【００７９】
導電性マイエナイトの電子密度と導電率の関係は、以下のようになる。本発明における導電性マイエナイト型化合物の電気伝導率は、電子密度が１×１０１８ｃｍ−３のときに０．１Ｓ／ｃｍであるため、０．１Ｓ／ｃｍ以上であることが好ましく、１．０Ｓ／ｃｍ以上であることがさらに好ましい。電気伝導率の最大値としては、単結晶では１５００Ｓ／ｃｍ程度が可能である。
【００８０】
なお、本願において、導電性マイエナイトの電子密度とは、電子スピン共鳴装置での測定により算出された、または吸収係数の測定により算出された、スピン密度の測定値を意味する。一般には、スピン密度の測定値が１０１９ｃｍ−３よりも小さい場合は、電子スピン共鳴装置（ＥＳＲ装置）を用いて測定することが好ましく、１０１８ｃｍ−３を超える場合は、以下のようにして、電子密度を算定することが好ましい。まず分光光度計を用いて、導電性マイエナイトのケージ中の電子による光吸収の強度を測定し、２．８ｅＶでの吸収係数を求める。次に、この得られた吸収係数が電子密度に比例することを利用して、導電性マイエナイトの電子密度を定量する。また、導電性マイエナイトが粉末等であり、光度計によって透過スペクトルを測定することが難しい場合は、積分球を使用して光拡散スペクトルを測定し、クベルカムンク法によって得られた値から、導電性マイエナイトの電子密度が算定される。
【００８１】
なお、本発明において導電性マイエナイト化合物は、カルシウム（Ｃａ）、アルミニウム（Ａｌ）および酸素（Ｏ）からなるＣ１２Ａ７結晶構造を有している限り、カルシウム（Ｃａ）、アルミニウム（Ａｌ）および酸素（Ｏ）の中から選ばれた少なくとも１種の原子の一部または全部が、他の原子や原子団に置換されていても良い。例えば、カルシウム（Ｃａ）の一部は、マグネシウム（Ｍｇ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、セリウム（Ｃｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）および／または銅（Ｃｕ）などの原子で置換されていても良い。また、アルミニウム（Ａｌ）の一部は、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、チタン（Ｔｉ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、ヨーロピウム（Ｅｕ）、イットリビウム（Ｙｂ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）および／またはテリビウム（Ｔｂ）などで置換されても良い。また、ケージの骨格の酸素は、窒素（Ｎ）などで置換されていても良い。
【００８２】
また、導電性マイエナイト化合物は、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３化合物、１２ＳｒＯ・７Ａｌ２Ｏ３化合物、これらの混晶化合物、またはこれらの同型化合物であることが好ましい。
【００８３】
本発明では、これらに限定されるものではないが、導電性マイエナイト化合物として、例えば下記の（１）〜（４）に示す化合物が考慮される。
【００８４】
（１）Ｃ１２Ａ７化合物の骨格を構成するカルシウム（Ｃａ）の一部が、マグネシウム（Ｍｇ）またはストロンチウム（Ｓｒ）に置換された、カルシウムマグネシウムアルミネート（Ｃａ１−ｙＭｇｙ）１２Ａｌ１４Ｏ３３、またはカルシウムストロンチウムアルミネート（Ｃａ１−ｚＳｒｚ）１２Ａｌ１４Ｏ３３。なお、ｙおよびｚは０．１以下であることが好ましい。
【００８５】
（２）シリコン置換型マイエナイトであるＣａ１２Ａｌ１０Ｓｉ４Ｏ３５。
【００８６】
（３）ケージ中のフリー酸素イオンがＨ−、Ｈ２−、Ｈ２−、Ｏ−、Ｏ２−、ＯＨ−、Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｓ２−またはＡｕ−などの陰イオンによって置換された、例えば、Ｃａ１２Ａｌ１４Ｏ３２：２ＯＨ−またはＣａ１２Ａｌ１４Ｏ３２：２Ｆ−。
【００８７】
（４）陽イオンと陰イオンがともに置換された、例えばワダライトＣａ１２Ａｌ１０Ｓｉ４Ｏ３２：６Ｃｌ−。
【００８８】
なお、本発明において、電極１４０の本体部１４１は、導電性マイエナイト化合物単独で構成されても良いが、さらに別の添加物質を含んでも良い。別の添加物質は、例えば、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）または酸化カルシウム（ＣａＯ）等であっても良い。電極本体部１４１が導電性マイエナイト化合物とこのような酸化物を同時に含む場合、低温域（〜８００℃程度）から高温域（〜１３００℃程度）までの広い温度範囲にわたって、優れた熱電子放出特性が得られる。
【００８９】
別の添加物質は、本体部１４１の全重量に対して、例えば１ｗｔ％〜５０ｗｔ％の範囲で添加される。
【００９０】
なお、本体部１４１の抵抗値は、０．１Ω〜１００Ωの範囲であっても良い。本体部１４１の抵抗値は、０．５〜５０Ωの範囲であることが好ましく、１〜２０Ωの範囲であることがより好ましく、２〜１０Ωの範囲であることがさらに好ましい。抵抗値が０．１Ωより小さい場合、回路全体を流れる電流が大きくなり、電極のみを選択的に加熱することができなくなるおそれがある。また１００Ωより大きい場合、電流が流れにくくなり、電極を十分に加熱することができなくなるおそれがある。
【００９１】
本発明において、導電性マイエナイト化合物の導電率は、還元性雰囲気での熱処理により、比較的容易に調整することができる。従って、本体部１４１の抵抗値も、比較的容易に制御することができる。また、抵抗値は、焼結体の緻密さによっても制御することが可能である。
【００９２】
また、本体部１４１は、柱状、塊状の形態を有する。柱状とは、四角柱、六角柱、または円柱など、上面と下面の断面積が同じ立体や、四角錐台、円錐台など上面と下面の断面積が異なる立体形状を意味する。また、塊状とは、円錐、角錐、円筒、角筒、球状、またはらせん状など、一般的な立体形状を単体で、あるいは組み合わせて得られる形状を意味する。組み合わせて得られる形状としては、鉛筆形状のような、円柱の片側底面と円錐の底面が合わさった形状、角柱の片側底面と角柱の底面が合わさった形状がある。電極としては、円柱（ロッド状）、または、鉛筆形状が好ましい。本体部１４１の質量は、０．００１ｇ〜２０ｇの範囲が好ましく、例えば、１ｍｇ以上、例えば２ｍｇ〜０．５ｇの範囲であっても良い。これにより、従来のエミッタに比べて、本体部１４１の消耗寿命を改善することができる。
【００９３】
また、本体部１４１は、長軸に沿った細長い形態であっても良い。この場合、本体部１４１の長軸に対して垂直な方向の断面積（Ｓ１）は、０．０１ｍｍ２〜７ｍｍ２程度であっても良い。長軸に対して垂直な方向の断面積は、長手方向で異なっていても良い。
【００９４】
（導電性支持体１４９）
導電性支持体１４９の材料には、高融点金属が使用される。例えば、モリブデン、タングステンが好適である。タングステンはトリウムとの合金でもよい。また、鉄、ニッケル、銅、クロム、コバルトでもよく、更に、これらの合金でもよい。なお、導電性支持体１４９は、いかなる形状であっても良い。
【００９５】
図４および図５には、図３に示した導電性支持体１４９とは異なる、導電性支持体の別の構成例を示す。
【００９６】
図４の場合、導電性支持体１４９Ａは、第１の端部１８１Ａと、第２の端部１８２Ａとを有する。第１の端部１８１Ａは、中央部に本体部１４１を収容するための円筒状または角筒状の収容口１５２Ａを有する。また、第２の端部１８２Ａは、ロッド状になっており、本体部１４１とは反対の側に延伸している。第２の端部１８２Ａは、さらに前述のリード１５５と接続されても良い。あるいは、第２の端部１８２Ａは、前述のリード１５５と一体構成されても良い。
【００９７】
図５には、導電性支持体のさらに別の構造を示す。この場合、導電性支持体１４９Ｂは、ロッド状の第１の端部１８１Ｂと、ロッド状の第２の端部１８２Ｂとを有する。第１の端部１８１Ｂは、本体部１４１内に挿入されている。また、第２の端部１８２Ｂは、本体部１４１とは反対の側に延伸している。第２の端部１８２Ｂは、さらに前述のリード１５５と接続されても良い。あるいは、第２の端部１８２Ｂは、前述のリード１５５と一体構成されても良い。
【００９８】
（リード１５５）
リード１５５の材質は、導電性を示す材料である限り、特に限られない。モリブデン、タングステン、鉄、ニッケル、銅、クロム、もしくはコバルト、またはこれらの合金が好ましい。また、リード１５５の寸法、形状等も、特に限られない。なお、前述のように、リード１５５は、導電性支持体（１４９、１４９Ａ、１４９Ｂ）と一体化構成されても良い。
【００９９】
特に、リード１５５は、放電空間１２０内の封止部１５１に隣接する位置Ｒ（図３参照）において、断面積Ｓ２を有し、この断面積Ｓ２は、本体部１４１の断面積（長手方向に対して垂直な方向の断面積）Ｓ１と同等か、より小さいことが好ましい。例えば、本体部１４１の断面積Ｓ１と、リード１５５の断面積Ｓ２の断面積比（Ｓ１：Ｓ２）は、１：１〜２５００：１の範囲である。この比は、１．５：１〜７５０：１の範囲であることが好ましく、４：１〜５００：１の範囲であることがより好ましい。この場合、電極１４０の本体部１４１の熱が、導電性支持体１４９およびリード１５５を介して、熱陰極蛍光ランプ１００の外部に逸散することを有意に抑制することができる。
【０１００】
例えば、リード１５５の断面積（Ｓ２）は、０．００７ｍｍ２〜４００ｍｍ２の範囲が好ましく、０．０１ｍｍ２〜４００ｍｍ２の範囲がより好ましい。
【０１０１】
（蛍光体１７０）
蛍光体１７０としては、例えば、ユーロピウム付活酸化イットリウム蛍光体、セリウムテルビウム付活燐酸ランタン蛍光体、ユーロピウム付活ハロ燐酸ストロンチウム蛍光体、ユーロピウム付活バリウムマグネシウムアルミネート蛍光体、ユーロピウムマンガン付活バリウムマグネシウムアルミネート蛍光体、テルビウム付活セリウムアルミネート蛍光体、テルビウム付活セリウムマグネシウムアルミネート蛍光体、およびアンチモン付活ハロ燐酸カルシウム蛍光体などを単独、または混合して使用できる。
【０１０２】
なお、熱陰極蛍光ランプ１００において、形状、サイズ、ワット数、ならびに蛍光ランプが放つ光色および演色性などは、特に限定されない。形状については、図３に示すような直管に限られず、例えば、丸形、二重環形、ツイン形、コンパクト形、Ｕ字形、電球形などの形状で合っても良い。サイズについては、例えば４形〜１１０形などであっても良い。ワット数については、例えば数ワット〜百数十ワットなどであっても良い。光色については、例えば、昼光色、昼白色、白色、温白色、および電球色などがある。
【０１０３】
作動中（アーク放電中）に、熱陰極蛍光ランプ１００の両電極間に流れるランプ電流は、例えば０．０１０Ａ〜１Ａの範囲であっても良い。
【０１０４】
なお、熱陰極蛍光ランプ１００の作動時の電極１４０の温度は、例えば、８００℃〜１５００℃程度であっても良い。
【０１０５】
（電極の本体部の製造方法）
次に、本発明による電極１４０の本体部１４１の製造方法の一例について説明する。
【０１０６】
本体部１４１の製造方法は、マイエナイト化合物に導電性を付与する工程の違いから、２つの方法に大別される。第１の方法は、マイエナイト化合物の粉末を焼結させて焼結体を得た後、これを所望の形状に加工してから、マイエナイト化合物に導電性を付与する方法である。一方、第２の方法は、マイエナイト化合物の粉末を焼結して、焼結体を得る際に、同時に導電性を付与する方法である。
【０１０７】
（第１の方法）
導電性マイエナイト化合物からなる本体部１４１を製作する第１の方法は、マイエナイト化合物を含む粉末を調製するステップ（ステップ１１０）と、前記粉末を含む成形体を形成するステップ（ステップ１２０）と、前記成形体を焼成し、焼結体を得るステップ（ステップ１３０）と、得られた焼結体に導電性を付与する処理を行うステップ（ステップ１４０）とを有する。以下、各ステップについて詳しく説明する。
【０１０８】
（ステップ１１０）
まず、平均粒径１μｍ〜１０μｍ程度のマイエナイト化合物粉末が準備される。特に、粉末の平均粒径は、２μｍ以上６μｍ以下であることが好ましい。なお、平均粒径が１μｍより小さいと、粉末が凝集してそれ以上の微粉化することが困難であり、１０μｍより大きいと、焼結が進みにくくなるおそれがある。
【０１０９】
通常の場合、マイエナイト化合物粉末は、マイエナイト化合物原料を粗粉化し、さらにこの粗粉を微細まで粉砕することにより調製される。原料の粗粉化には、スタンプミル、自動乳鉢等が使用され、まず平均粒径が約２０μｍ程度になるまで粉砕される。粗粉を、前述の平均粒径の微細粉まで粉砕するには、ボールミル、ビーズミルなどが使用される。
【０１１０】
（ステップ１２０）
次に、マイエナイト化合物粉末を含む成形体が製作される。
【０１１１】
成形体の製作方法は、特に限られず、ペースト（またはスラリー。以下同じ）を介して、あるいは粉末またはペーストの加圧成形により、成形体を製作しても良い。
【０１１２】
例えば、前述の調製粉末をバインダとともに溶媒中に添加、撹拌することにより、ペーストを調製しても良い。バインダには、有機バインダおよび無機バインダのいずれも使用することができる。有機バインダとしては、例えば、ニトロセルロース、エチルセルロース、ポリエチレンオキシドなどが使用できる。また、溶媒としては、酢酸ブチル、テルピネオール、化学式ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ（ｎ＝１〜４）で表されるアルコール等が使用できる。
【０１１３】
その後、ペーストを押出成形、射出成形することにより、成形体を得ることができる。
【０１１４】
あるいは、前述の調製粉末またはペーストを金型に入れ、この金型を加圧することにより、所望の形状の成形体を形成しても良い。
【０１１５】
（ステップ１３０）
次に、得られた成形体が焼成される。なお、成形体が溶媒を含む場合は、予め成形体を５０℃〜２００℃の温度範囲で２０〜３０分程度保持し、溶媒を揮発させて除去しても良い。また、成形体がバインダを含む場合は、予め成形体を２００〜８００℃の温度範囲で２０〜３０分程度保持し、バインダを除去しても良い。あるいは、両者の処理を同時に行っても良い。
【０１１６】
焼成条件は、特に限られない。
【０１１７】
焼成処理は、例えば大気雰囲気中、真空中、または不活性ガス雰囲気中等で行なわれる。
【０１１８】
焼成温度は、例えば１２００℃〜１４１５℃の範囲であり、１２５０℃〜１３５０℃の範囲であることが好ましい。１２００℃より低い温度では、焼結が不十分となり、得られる焼結体が脆くなる可能性がある。また、焼成温度が１４１５℃よりも高い場合、粉末の溶融が進行し、成形体の形状を維持できなくなるおそれがある。
【０１１９】
前記温度に保持する時間は、成形体の焼結が完了するように調整すればよいが、好ましくは５分以上、さらに好ましくは１０分以上、さらにより好ましくは１５分以上である。保持時間が５分より短いと焼結が十分に進まないおそれがある。また、保持時間を長くしても、特性上は特に問題はないが、作製コストを考えると、保持時間は、６時間以内が好ましい。
【０１２０】
得られた焼結体は、その後、所望の形状に加工される。加工方法は、特に限られず、機械加工、放電加工、レーザ加工等が適用されても良い。
【０１２１】
（ステップ１４０）
次に、得られた焼結体（マイエナイト化合物）に対して導電性を付与する処理が行われる。
【０１２２】
焼結体への導電性の付与は、還元性雰囲気で焼結体を熱処理することにより行うことができる。ここで、還元性雰囲気とは、雰囲気に接する部位に還元剤が存在し、酸素分圧が１０−３Ｐａ以下の雰囲気または減圧環境を意味する。還元剤としては、例えばカーボンやアルミニウムの粉末を原料に混ぜても良く、また、雰囲気に接する部位に、カーボン、カルシウム、アルミニウム、チタンを設置しても良い。カーボンの場合は、成形体をカーボン容器に入れて真空下で焼成する方法が例示される。
【０１２３】
酸素分圧は、例えば１０−５Ｐａ以下であり、１０−１０Ｐａ以下であることが好ましく、１０−１５Ｐａであることがより好ましい。酸素分圧が１０−５Ｐａより大きい場合、十分な導電性を得ることができないおそれがある。
【０１２４】
熱処理温度は、６００〜１４１５℃の範囲である。熱処理の温度は、１０００℃〜１４００℃の範囲であることが好ましく、１２００〜１３７０℃の範囲であることがより好ましく、１３００℃〜１３５０℃の範囲であることがさらに好ましい。熱処理の温度が６００℃よりも低い場合、マイエナイト化合物に十分な導電性を付与することができないおそれがある。また、熱処理温度が１４１５℃よりも高い場合、焼結体の溶融が進行し、成形体の形状が維持できなくなるおそれがある。
【０１２５】
熱処理時間（保持時間）は、５分〜６時間の範囲であることが好ましく、１０分〜４時間の範囲であることがさらに好ましく、１５分〜２時間の範囲であることがさらに好ましい。保持時間が５分未満の場合、十分な導電性を得ることができなくなるおそれがある。また、保持時間を長くしても、特性上は特に問題はないが、作製コストを考えると、保持時間は、６時間以内が好ましい。
【０１２６】
以上の工程により、導電性マイエナイト化合物からなる本体部１４１を製作することができる。
【０１２７】
（第２の方法）
導電性マイエナイト化合物からなる本体部１４１を製作する第２の方法は、マイエナイト化合物を含む粉末を調製するステップ（ステップ２１０）と、前記粉末を含む成形体を形成するステップ（ステップ２２０）と、前記成形体を焼成し、焼結体を得ると同時に、焼結体に導電性を付与するステップ（ステップ２３０）とを有する。このうち、ステップ２１０およびステップ２２０については、前述の第１の方法のステップ１１０およびステップ１２０と同様である。そこで、以下、ステップ２３０について詳しく説明する。
【０１２８】
（ステップ２３０）
このステップでは、焼成処理によって、ステップ２２０によって得られた成形体が焼成される。なお、成形体が溶媒を含む場合は、予め成形体を５０℃〜２００℃の温度範囲で２０〜３０分程度保持し、溶媒を揮発させて除去しても良い。また、成形体がバインダを含む場合は、予め成形体を２００〜８００℃の温度範囲で２０〜３０分程度保持し、バインダを除去しておいても良い。あるいは、両者の処理を同時に行っても良い。
【０１２９】
焼成処理は、成形体を還元性雰囲気で熱処理することにより行なわれる。還元性雰囲気とは、雰囲気に接する部位に還元剤が存在し、かつ酸素分圧が１０−３Ｐａ以下の不活性ガス雰囲気、または減圧環境を意味する。還元剤としては、例えばカーボンやアルミニウムの粉末を原料に混ぜても良く、また、雰囲気に接する部位に、カーボン、カルシウム、アルミニウム、チタンを設置しても良い。カーボンの場合は、成形体をカーボン容器に入れて真空下で焼成する方法が例示される。
【０１３０】
酸素分圧は、１０−５Ｐａ以下であることが好ましく、１０−１０Ｐａであることがより好ましく、１０−１５Ｐａ以下であることがさらに好ましい。酸素分圧が１０−５Ｐａより大きい場合、マイエナイト化合物に十分な導電性を付与することができないおそれがある。
【０１３１】
焼成温度は、１２００℃〜１４１５℃の範囲である。焼成温度は、１２５０℃〜１３５０℃の範囲であることがより好ましい。焼成温度が１２００℃よりも低い場合、焼結が進行しにくくなり、得られる焼結体が脆くなる可能性がある。また、マイエナイト化合物に十分な導電性を付与することができないおそれがある。一方、焼成温度が１４１５℃よりも高い場合、粉末の溶融が進行し、成形体の形状を維持することができなくなる。
【０１３２】
焼成時間（保持時間）は、成形体の焼結が完了し、かつ十分な導電性が付与されれば、いかなる時間であっても良い。保持時間は、例えば、５分〜６時間の範囲であっても良く、１０分〜４時間の範囲であることが好ましく、１５分〜２時間の範囲であることがより好ましい。保持時間が５分未満の場合、マイエナイト化合物に十分な導電性を付与することができないおそれがある。また、保持時間を長くしても、特性上は特に問題はないが、作製コストを考えると６時間以内が好ましい。
【０１３３】
以上の工程により、導電性マイエナイト化合物からなる本体部を製作することができる。
【０１３４】
なお、前述の製造方法では、電極１４０の本体部１４１が導電性マイエナイト化合物のみで構成される場合を例に、本体部１４１の製造方法について説明した。
【０１３５】
一方、マイエナイト化合物とアルカリ土類金属酸化物の混合物を含む本体部を形成する場合は、前述のステップ１１０および２１０の段階で、マイエナイト化合物粉末に、例えば、所望のアルカリ土類金属炭酸塩の粉末を添加し、混合粉末を調製すれば良い。ただし、このような混合粉末を出発物質として使用する場合は、反応の過程で生じるＣＯ２を除去する処置が必要となる。ＣＯ２が残留すると、熱陰極蛍光ランプ中の水銀が劣化され、発光効率が低下してしまうからである。
【０１３６】
ＣＯ２の除去は、例えば窒素雰囲気または真空下で、成形体に対して、予め８００℃〜１２００℃の温度に２０〜３０分間程度保持することにより行われても良い。
【実施例】
【０１３７】
次に、本発明の実施例について説明する。【０１３８】
（実施例１）
以下の方法により、実際に前述のような特徴を有する電極を備えた熱陰極蛍光ランプを作製し、その特性について評価した。【０１３９】
（電極の作製）
電極は、導電性マイエナイト化合物からなる本体部と、モリブデン製の支持体と、銅リード線とで構成した。【０１４０】
まず、以下のようにして、本体部用の導電性マイエナイト化合物の焼結体を作製した。【０１４１】
炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）と酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の粉末を、モル比で１２：７となるように混合した後、この混合粉末を大気中、１３００℃で６時間保持した。次に、得られた焼結体を自動乳鉢で粉砕し、粉末（以下、粉末Ａ１と称する）を得た。レーザ回折散乱法（ＳＡＬＤ−２１００、島津製作所社製）により、この粉末Ａ１の粒度を測定したところ、平均粒径は、２０μｍであった。また、Ｘ線回折により、粉末Ａ１は、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３構造だけを有し、粉末Ａ１は、（非導電性）マイエナイト化合物であることが確認された。さらに、ＥＳＲ装置により、粉末Ａ１の電子密度を求めたところ、電子密度は、１×１０１５ｃｍ−３未満であった。【０１４２】
次に、粉末Ａ１を２ＭＰａの圧力で加圧成形して、直径１ｃｍ、厚み５ｍｍの円盤形状の成形体を作製した。さらに、この成形体を１３５０℃に加熱して焼結体を得た。得られた焼結体を蓋付きカーボン容器に入れ、このカーボン容器を、真空で１０−３Ｐａ以下の酸素分圧（すなわち、前述の「還元性雰囲気」）とした電気炉内に入れ、１３００℃で２時間保持した。さらに、得られた試料を、イソプロピルアルコールを溶媒とした湿式ボールミルで粉砕し、粉末Ａ２を得た。前述のレーザ回折散乱法による測定の結果、粉末Ａ２の平均粒径は、２μｍであった。【０１４３】
粉末Ａ２について、光拡散反射スペクトルを測定し、クベルカムンク法により粉末Ａ２の電子密度を求めた。その結果、粉末Ａ２の電子密度は、７×１０１８ｃｍ−３であり、粉末Ａ２は、導電性マイエナイト化合物であることが確認された。【０１４４】
次に、粉末Ａ２を加圧成形して、長さ４０ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚み１０ｍｍの角柱形状の成形体を作製した。この成形体を蓋付きカーボン容器に入れ、容器内を１０−３Ｐａ以下の真空とし、１３００℃で２時間保持した。これにより、焼結体Ｂを得た。【０１４５】
焼結体Ｂを研削加工することにより、円柱ロッド状試料を作製した。円柱ロッド状試料の寸法は、直径が約１．８５ｍｍであり、全長が約１０ｍｍであった。断面積（Ｓ１）は２．６９ｍｍ２であった。加工後に、表面改質のため、この試料に対して熱処理を実施した。熱処理は、酸素分圧が１０−３Ｐａ以下の真空環境下、カーボン容器に試料を入れた状態で、これを１３２５℃で２時間保持することにより実施した。断面積に変化はみられなかった。【０１４６】
以上の工程により、電極用の本体部が得られた。【０１４７】
次に、モリブデン製の支持体を準備した。支持体は、円筒の一端に円板が設置され、その円板の中央に金属のリード線が供えられたカップ状の形状を有している。そのカップ部の内径は、約１．９ｍｍ（本体部がちょうど装着できる寸法）であり、外径は、約２．１ｍｍであった。支持体の全長は、約５．１ｍｍであった。なお支持体の底部には、直径が１ｍｍφすなわち断面積（Ｓ２）が０．７９ｍｍ２のデュメット線を接続した。【０１４８】
支持体のカップ孔に本体部を差し込んで、本体部を支持体に装着した。本体部の支持体からの露出部分の長さは、約５ｍｍであった。
以上の工程により、電極Ｘが得られた。【０１４９】
（熱陰極蛍光ランプの作製）
まず、透明な内表面に蛍光体が塗布された円筒状ガラス管を準備した。このガラス管は、全長が約２４５ｍｍであり、直径は、約３０ｍｍであった。【０１５０】
ガラス管の両端のそれぞれに、前述の電極Ｘを設置し、リード線を途中から外部に導出させた状態で、ガラス管の両端を封入した。これにより、放電空間内に、約１８０ｍｍの電極間距離で、一対の電極が収容された。放電空間に収容された電極のリード線部分の全長は、約３ｍｍであった。【０１５１】
なお、ガラス管の放電空間内には、放電ガスとして、希ガスと水銀を充填した。希ガスは、ネオンとアルゴンの混合ガス（ネオン：アルゴン＝９０：１０）とし、分圧は、２６６Ｐａとした。水銀は、約１２０ｍｇ充填し、ランプ（以下、「ランプＡ」とする）とした。【０１５２】
（初期評価）
前述のようにして作製した熱陰極蛍光ランプＡの作動性について評価した。作動性については直流電源にバラスト抵抗１００Ωを入れ、リード線を介して両電極間に通電を行い、電極間に生じる電圧を測定した。結果を図６に示す。図６に示すように、放電開始直後には、電流が小さく、両電極間には、大きな電圧が発生するものの、ランプ電流値が２００ｍＡ程度まで増加した以降は、ランプ電流の増加とともに、電圧は、緩やかに低下した。この結果は、放電空間内で適正にアーク放電が生じ、これが適正に持続されることを示しており、本発明による電極を備える熱陰極蛍光ランプは、正しく作動することが確認された。【０１５３】
（比較例１）
従来のフィラメント構造のランプと前述のランプＡの耐久性を比較するため、エレクトライドをフィラメントに塗布したランプを作製した。【０１５４】
（電極の作製）
実施例１によって得られた粉末Ａ２を用い、粉末Ａ２：ブチルカルビトールアセテート：テルピネオール：エチルセルロースが重量比で６：２．４：１．２：０．４となるように加えて自動乳鉢で混練し、更に遠心混練機にて精密な混練を施し、ペーストＡを得た。次に、市販のタングステンフィラメント（ニラコ社製  Ｗ−４６０１００）にペーストＡを浸漬させ、エレクトライドを塗布した。塗布後、８０℃の空気中で乾燥した。乾燥後、塗布されたエレクトライド粉末の重量は、４ｍｇであった。【０１５５】
次に、ランプの作製を行った。ガラス管長さ、直径、電極間距離、ガス種、ガス圧は前述の実施例１と同様とした。電極部は、従来の熱陰極蛍光ランプ１０と同様にフィラメント４２の部分に前述のエレクトライドを塗布したフィラメントを装着して構成した。さらに、両端部の封止前に、ガラス管内を真空排気しながら、フィラメントを１０００℃に通電加熱し、有機成分を除去した。その後、ガラス管内に、希ガス、水銀を入れて封入し、ランプ（以下、「ランプＢ」とする）とした。【０１５６】
（比較例２）
比較例１で用いたペーストＡの成分のうち、粉末Ａ２の代りに炭酸バリウムを用いた以外は、ランプＢの作製方法と同様とし、ＢａＯを塗布したランプ（以下、「ランプＣ」とする）を作製した。【０１５７】
（実施例２）
（ランプＡの耐久性評価）
前述のランプＡ、ＢおよびＣについて、電極温度を所定の温度まで上げて点灯し、点灯を開始してから５分間、点灯を維持し、その後ランプを消灯し、電極を冷却するために１０分間放置した。この点灯維持および電極の冷却のサイクルを最大５０回繰り返し、電極の劣化度合いを評価した。試験中の電極温度は、放射温度計（ミノルタ株式会社製、ＴＲ−６３０）を用いて測定した。【０１５８】
ランプＡは、直流電源にバラスト抵抗１００Ωを入れ、リード線を介して両電極間を接続し、通電して、試験を行った。試験中、点灯開始時の電極部の温度を計測したところ、およそ１４００℃であった。５分間ランプを点灯維持した後、消灯し、電極を冷却するため、ランプを１０分間放置した。この操作を５０回繰り返した。ランプＡは、５０回の繰り返し試験終了まで、正常に点灯、消灯を繰り返した。【０１５９】
（比較例３）
（ランプＢの耐久性評価）
ランプＢは、フィラメントに直流電源をつなぐことで電極加熱を行うと共に、両電極に別途直流電源とバラスト抵抗１００Ωを接続、通電させ点灯試験を行った。フィラメントを通電加熱したところ、点灯開始時の温度は、およそ１４００℃であった。点灯後、フィラメントの通電加熱を停止し、５分間ランプを点灯維持した。その後、電極冷却のためランプを消灯し、１０分間放置した。この操作を繰り返したところ、３０回点灯を繰り返した段階で、エレクトライド粉末が一部脱落するのが確認された。引き続きこの試験を行ったところ、４２回目でランプが点灯しなくなった。ランプＢの電極部について、観察を行ったところ、導電性マイエナイトが脱落した部分からフィラメントが断線している様子が確認された。【０１６０】
（比較例４）
（ランプＣの耐久性評価）
ランプＣに対して、ランプＢと同様の方法で試験を行った。フィラメントを通電加熱したところ、点灯時の温度はおよそ１４００℃であった。点灯後、フィラメントの通電加熱を停止し、５分間ランプを点灯維持した。その後、電極冷却のためランプを消灯し、１０分間放置した。この操作を繰り返したところ、２８回点灯を繰り返した段階で、ＢａＯ粉末が消耗し、塗布部が黒色に変化した。また、ＢａＯ粉末が周辺に飛散していることが確認された。さらに試験を進めると、３５回目の操作後、ランプのガラス管内壁に、金属成分のスパッタとみられる着色が観測された。引き続きこの試験を行ったところ、４８回目でランプが点灯しなくなり、繰り返し試験が不可能となった。ランプＣを分解して、電極とガラス管内壁について観察を行ったところ、フィラメントにはＢａＯがほとんど残っておらず、フィラメントは、断線していた。ガラスの内壁からは、フィラメント成分のＷが検出された。【０１６１】
以上のことから、フィラメントのないバルク材の導線性マイエナイトで構成された電極は、従来のフィラメント電極に比べて、長期にわたって安定な特性を維持することができることがわかった。【０１６２】
（実施例３）
以下の方法により、実際に前述のような特徴を有する電極を備えた熱陰極蛍光ランプを作製し、熱陰極挙動を示すことを確認した。【０１６３】
（電極の作製）
電極は、導電性マイエナイト化合物の焼結体からなる本体部と、ニッケル製の支持体と、コバール製のリード線とで構成した。【０１６４】
まず、以下のようにしてマイエナイト化合物の粉末を準備した。
酸化カルシウム（ＣａＯ）：酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）のモル比換算で１２：７となるように、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）粉末と、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粉末とを混合した。次に、この混合粉末を、大気中、３００℃／時間の昇温速度で１３５０℃まで加熱し、１３５０℃に６時間保持した。その後、これを３００℃／時間の冷却速度で降温し白色塊体を得た。【０１６５】
アルミナ製スタンプミルにより、この白色塊体を大きさが約５ｍｍの破片になるよう粉砕した後、さらに、アルミナ製自動乳鉢で粗粉砕し、白色粒子（以下、粒子Ｐ１と称する）を得た。レーザ回折散乱法（ＳＡＬＤ−２１００、島津製作所社製）により、得粒子Ｐ１の粒度を測定したところ、平均粒径は、２０μｍであった。【０１６６】
粒子Ｐ１を３５０ｇと、直径５ｍｍのジルコニアボール３ｋｇと、粉砕溶媒としての工業用ＥＬグレードのイソプロピルアルコール３５０ｍｌとを、２リットルのジルコニア製容器に入れ、容器にジルコニア製の蓋を載せてから、回転速度９４ｒｐｍで、１６時間、ボールミル粉砕処理を実施した。【０１６７】
処理後、得られたスラリーを用いて吸引ろ過を行い、粉砕溶媒を除去した。また、残りの物質を８０℃のオーブンに入れ、１０時間乾燥させた。これにより、白色粉末（以下、粉末Ｑ１と称する）を得た。Ｘ線回折分析の結果、得られた粉末Ｑ１は、Ｃ１２Ａ７構造であることが確認された。また、前述のレーザ回折散乱法により得られた粉末Ｑ１の平均粒径は、３．３μｍであった。【０１６８】
次に、以下のようにしてマイエナイト化合物の成形体を作製した。
前述の方法で得られた粉末Ｂ１を７９．８ｇ、成形用バインダとしてポリエチレンオキサイドを１３．０ｇ、可塑剤として脂肪酸エステルを０．２ｇ、潤滑剤としてステアリン酸を７．０ｇ配合し、射出成形により成形体Ｒ１を得た。成形体Ｒ１は円柱の片側底面と円錐の底面が合わさった（鉛筆のような）形状をしており（以下、ペンシル形状と称する）、円柱部の直径は３．４ｍｍ、長さは５．０ｍｍ、円錐部の長さは２．５ｍｍであった。【０１６９】
次に、以下のようにして成形体に金属線を挿入した。
リューターを使って、成形体Ｒ１の底面の中心に、直径０．５ｍｍ、深さ２．５ｍｍの穴を形成した。
１５０℃に加熱したホットプレートを用いて予熱した線径０．５ｍｍ、長さ１０ｍｍのニッケル線を、成形体Ｒ１の穴に２．５ｍｍの深さ分挿入した。このようにして、ニッケル線が挿入された、組立体Ｔ１を得た。このとき、ニッケル線は予め温められているため、成形体Ｒ１との接触部分の樹脂は軟化し、ニッケル線を容易に挿入することができた。成形体Ｒ１は、７０℃以下では固化する。そのため、挿入されたニッケル線は７０℃以下では、容易に抜けなかった。【０１７０】
次に、以下のようにして組立体の脱バインダ処理を行った。
組立体Ｔ１をアルミナ板に置いた状態で電気炉内に設置し、空気中で、４０分間で２００℃まで加熱した。さらに８時間で６００℃まで加熱した後、２時間で室温まで冷却させて脱脂体Ｕ１を得た。【０１７１】
次に、以下のようにして脱脂体の還元焼結処理を行った。
脱脂体Ｕ１と金属アルミニウムを外径２０ｍｍ×内径１８ｍｍ×高さ２０ｍｍのアルミナ製坩堝に入れ、このアルミナ製坩堝を外径４０ｍｍ×内径３０ｍｍ×高さ４０ｍｍの第１のカーボン製坩堝内に設置し、カーボン製の蓋をした。さらに、この蓋付きの第１のカーボン坩堝を、外径８０ｍｍ×内径７０ｍｍ×高さ７５ｍｍの第２のカーボン製坩堝に設置し、カーボン製の蓋をした。【０１７２】
この坩堝を、５Ｐａ以下の真空雰囲気中に置き、１時間で１２５０℃まで加熱した。１２５０℃で６時間保持した後、４時間で室温まで冷却させた。
得られた物質の表面をダイヤモンド電着砥石を用いて冷却水をかけずに研磨し、本体部と導電性支持体の接合体Ｖ１が得られた。本体部における円柱部の直径は２．８ｍｍ、長さは４．１ｍｍ、円錐部の長さは２．０ｍｍであった。また、円柱部の断面積（Ｓ１）は５．９４ｍｍ２であった。【０１７３】
また、ニッケル線を挿入しなかったこと以外は同様に前記本体部を作製した。この本体部の重量は０．０８５ｇであった。この本体部を粉砕し、Ｘ線回折分析を行ったところ、Ｃ１２Ａ７単相であった。また、得られた粉末の光拡散反射スペクトルからクベルカムンク法により求められた電子密度は、１．６×１０２１ｃｍ−３であった。このことから、導電性マイエナイト化合物であることが確認された。【０１７４】
接合体Ｖ１の導電性支持体とリード線であるコバール線をスポット溶接し、電極Ｙを得た。コバール線は直径０．８ｍｍで、断面積（Ｓ２）は０．５ｍｍ２であった。すなわち、Ｓ１：Ｓ２は１１．９：１であった。
電極Ｙの断面図を図７に示す。電極Ｙは、ペンシル形状の本体１４１の円柱側底面に導電性支持体１４９が挿入されており、リード１５５と接続されている。【０１７５】
（熱陰極蛍光ランプの作製）
外径４ｍｍ、内径３ｍｍのガラスチューブの両端に、電極間隔が８０ｍｍとなるように、電極Ｙを溶着し固定した。このガラスチューブは中央部でＴ字に分岐し、排気台に接続されている。次に、ランプ内部を１０−５Ｔｏｒｒまで真空排気し、４００℃で３０分間真空排気処理を行った。その後、水銀を１２０ｍｇ導入し、再び１０−５Ｔｏｒｒまで真空排気を行った。最後に、アルゴンガスを１０Ｔｏｒｒとなるように充填し、ランプを排気台からガスバーナーで切り離した。（以下、「ランプＤ」と称する。）【０１７６】
（初期評価）
前述のようにして作製した熱陰極蛍光ランプＤの作動性について評価した。バラスト抵抗２ｋΩの直流回路でランプをセットし、電流−電圧のヒステリシスを測定した。まず、１０ｍＡ程度でグロー放電させ、徐々に電流を増加し、グロー放電からアーク放電に転移した後、今度は徐々に電流を減少させ、アーク放電からグロー放電に転移した後、１０ｍＡ程度で消灯した。これを１サイクルとし、４サイクル測定を行った。
結果を図８に示す。１０ｍＡから２０ｍＡの間で電圧が４００Ｖ程度から２００Ｖ程度に急激に減少しており、電流を増加することで放電形態がグロー放電からアーク放電に転移し、逆に電流を減少させるとアーク放電からグロー放電に転移することが確認できる。また、１回目から４回目までほぼ同様の電流−電圧特性を示しており、２０ｍＡ以上通電することで安定してアーク放電が行われることが確認できた。【０１７７】
（実施例４）
（熱陰極蛍光ランプの作製）
実施例３において、アルゴンガスを２０Ｔｏｒｒとなるように充填すること以外は同様にして、ランプを作製した。（以下、「ランプＥ」と称する）【０１７８】
（初期評価）
結果を図９に示す。２０ｍＡから３０ｍＡの間で電圧が３００Ｖ程度から１５０Ｖ程度に急激に減少しており、ランプＤと同様に、３０ｍＡ以上通電することで安定してアーク放電が行われることが確認できた。【０１７９】
本出願は、２０１０年５月３１日出願の日本特許出願２０１０−１２４９７７に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１８０】
本発明は、放電用の電極を有する蛍光ランプ等に適用することができる。
【符号の説明】
【０１８１】
１０      従来の熱陰極蛍光ランプ
２０      放電空間
３０      ガラス管
４０      電極
４１      本体部
４２      フィラメント
４２ａ、４２ｂ  端部
４５ａ、４５ｂ  支持線
５０      プラグ部
５５      ピン
６０      保護膜
７０      蛍光体
１００    本発明による熱陰極蛍光ランプ
１２０    放電空間
１３０    バルブ
１４０    電極
１４１    本体部
１４９    導電性支持体
１５１    封止部
１５２、１５２Ａ  収容口
１５５    リード
１５９    開口
１６０    保護膜
１７０    蛍光体
１８１Ａ、１８１Ｂ  第１の端部
１８２Ａ、１８２Ｂ  第２の端部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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